Question

10．利用生產硼砂的廢渣-硼鎂泥（主要成分為MgCO₃、SiO₂，還有少量Fe₂O₃、MnO、CaO等）為主要原料制取輕質碳酸鎂[MgCO₃•Mg（OH）₂•2H₂O]的工業(yè)流程如下：

（1）寫出“酸溶”一步中，MgCO₃和硫酸反應的化學方程式MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+CO₂↑+H₂．酸溶時硫酸稍過量（pH約為2），目的是使碳酸鎂充分溶解生成硫酸鎂．
（2）濾渣2的主要成分有MnO₂和Fe（OH）₃，寫出生成MnO₂的離子方程式Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-．
（3）“合成”時需通蒸氣至80℃，邊加熱邊攪拌，溫度控制在80℃的原因是溫度過低反應速率慢，溫度過高輕質碳酸鎂、碳酸銨會分解，寫出該步發(fā)生的化學反應方程式2MgSO₄+2（NH₄）₂CO₃+3H₂O=MgCO₃•Mg（OH）₂•2H₂O↓+2（NH₄）₂SO₄++₂CO₃↑．

Answer 1

分析 由制備流程可知，硼鎂泥的主要成分為MgCO₃、SiO₂，還有少量Fe₂O₃、MnO、CaO等，向廢渣中加硫酸時SiO₂不溶解，過濾得到濾渣1為二氧化硅，NaClO具有氧化性，能將Mn²⁺氧化為MnO₂，調節(jié)PH生成MnO₂、Fe（OH）₃沉淀，過濾得濾渣2為MnO₂、Fe（OH）₃，再經過系列除雜后所得溶液中加碳酸銨溶液，得到輕質碳酸鎂，
（1）MgCO₃和硫酸反應生成硫酸鎂和二氧化碳，硫酸過量可以使碳酸鎂充分溶解；
（2）根據上面的分析可知濾渣2的主要成分，次氯酸鈉能氧化錳離子生成MnO₂，據此書寫離子方程式；
（3）“合成”時在溶液中加碳酸銨溶液，得到輕質碳酸鎂、硫酸銨和水，溫度過低反應速率慢，溫度過高輕質碳酸鎂、碳酸銨會分解，據此答題．

解答 解；由制備流程可知，硼鎂泥的主要成分為MgCO₃、SiO₂，還有少量Fe₂O₃、MnO、CaO等，向廢渣中加硫酸時SiO₂不溶解，過濾得到濾渣1為二氧化硅，NaClO具有氧化性，能將Mn²⁺氧化為MnO₂，調節(jié)PH生成MnO₂、Fe（OH）₃沉淀，過濾得濾渣2為MnO₂、Fe（OH）₃，再經過系列除雜后所得溶液中加碳酸銨溶液，得到輕質碳酸鎂，
（1）MgCO₃和硫酸反應生成硫酸鎂和二氧化碳，反應方程式為MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+CO₂↑+H₂O，硫酸過量可以使碳酸鎂充分溶解生成硫酸鎂，
故答案為：MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+CO₂↑+H₂；使碳酸鎂充分溶解生成硫酸鎂；
（2）根據上面的分析可知濾渣2的主要成分為MnO₂、Fe（OH）₃，次氯酸鈉能氧化錳離子生成MnO₂，反應的離子方程式為Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，
故答案為：Fe（OH）₃；Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；
（3）“合成”時在溶液中加碳酸銨溶液，得到輕質碳酸鎂、硫酸銨和水，溫度過低反應速率慢，溫度過高輕質碳酸鎂、碳酸銨會分解，“合成”時反應的方程式為2MgSO₄+2（NH₄）₂CO₃+3H₂O=MgCO₃•Mg（OH）₂•2H₂O↓+2（NH₄）₂SO₄++₂CO₃↑，
故答案為：溫度過低反應速率慢，溫度過高輕質碳酸鎂、碳酸銨會分解；2MgSO₄+2（NH₄）₂CO₃+3H₂O=MgCO₃•Mg（OH）₂•2H₂O↓+2（NH₄）₂SO₄++₂CO₃↑．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，為高頻考點，把握物質的制備的流程、理解反應原理為解答的關鍵，涉及物質的制備、除雜等知識，題目較為綜合，有一定難度，本題注意要認真分析題中數據，考查學生的分析能力，題目難度中等．